Il popolo Saharawi: dal Sahara occidentale all oasi di Tind f in Algeria
4.2. Le lavorazioni dell alluminio
L alluminio si presta a molteplici processi di lavorazione grazie alle particolari proprietà tecnologiche che lo rendono particolarmente duttile e malleabile. La sua leggerezza è la caratteristica che ne ha determinato, almeno inizialmente, la sua grande diffusione, inoltre esso si presta a tutte le operazioni di lavorazione plastica sia a freddo che a caldo. I lingotti, ottenuti in fonderia, possono essere estrusi a barre, profilati, o laminati a caldo per ottenere lamiere o altre forme di grosso spessore. Gli estrusi possono poi essere trafilati a freddo fino ad ottenere le dimensioni desiderate. Così pure i laminati possono essere ulteriormente lavorati fino a raggiungere anche spessori di qualche millesimo di millimetro.
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Altre operazioni di formatura, alle quali si presta l alluminio senza difficoltà, sono:
a caldo, la fucinatura e lo stampaggio;
a freddo, l imbutitura, l estrusione per urto, l imbutitura al tornio.
Figura 26 - Caratteristiche fisiche e tecnologiche più importanti dell alluminio
Proprietà dell alluminio
Fisiche Tecnologiche
- ha bassa densità e peso
specifico: a parità di volume pesa un terzo dell acciaio;
- non ha snervamento manifesto come gli acciai ad alta resistenza; - è resistente alle sollecitazioni meccaniche;
- presenta elevata plasticità e formabilità;
- ha un buon comportamento a fatica;
- è resistente agli agenti atmosferici;
- buona resistenza a molti aggressivi chimici; - non forma sali tossici;
- possiede un elevata riflessività per radiazioni nell infrarosso; - è un buon conduttore elettrico; - è un buon conduttore termico; - ha un comportamento non ferromagnetico;
- presenta una scarsa saldabilità. - numero atomico: 13;
- massa atomica: 269815 kg/kmol; - densità a 20°C: 2,70 kg/dm3; - struttura cristallina a 20°C: c.c.f., = 4,04 Å; - punto di fusione: 659,9°C; - punto di ebollizione: 2270°C; - calore specifico: 93,9 kJ/(kg · K); - calore latente di fusione: 394,5 kJ/kg.
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È da notare che la lavorazione all utensile dell alluminio non presenta difficoltà, debbono però essere impiegate velocità di taglio elevate, per cui sono necessarie macchine robuste.
Questo materiale ha buona tenacità e resistenza meccanica anche a temperature bassissime; ha una buona colabilità che rende le sue leghe adatte come materiali da fonderia; tuttavia a causa del maggior coefficiente di ritiro che l alluminio puro presenta (1,8% , analogo all acciaio), lo rende meno prestante per questo processo tecnologico rispetto alle sue leghe.
Ha buon comportamento a fatica ed è resistente agli agenti atmosferici: non si corrode; solo alcune leghe presentano una modesta sensibilità agli agenti atmosferici. Ciò sembrerebbe in contrasto con le caratteristiche elettrochimiche dell elemento; infatti la sua posizione nella scala elettrochimica degli elementi, non è certamente tra le più favorevoli, in quanto esso è uno dei metalli più elettronegativi.
L alluminio ha, peraltro, una notevolissima affinità con l ossigeno, tanto da permettere delle reazioni chiamate alluminotermie che, in ambiente ossidante, portano alla formazione di una sottile pellicola di ossido anche a temperatura ambiente. Tale strato, che può essere anche stimolato artificialmente tramite ossidazione anodica, assicura un buon comportamento nei confronti sia della corrosione atmosferica sia di parecchi acidi organici. Questa caratteristica lo rende particolarmente interessante per l industria dell imballaggio alimentare ed anche per la costruzione di parti di esterni negli edifici.
Il fatto però, che l alluminio e le sue leghe siano resistenti agli agenti atmosferici, non significa che siano esenti dalla corrosione atmosferica; in primo luogo tra le diverse famiglie di leghe vi sono enormi differenze; secondariamente è bene ricordare che nel caso si voglia mantenere nel tempo un inalterato aspetto estetico ed un assoluta integrità strutturale è buona norma ricorrere ad opportuni trattamenti di superficie. È comunque indubbio che le leghe di alluminio non presentino assolutamente quei fenomeni di disgregazione da agenti atmosferici tipici delle leghe ferrose.
È utilizzato ampiamente anche nell industria chimica, nella costruzione di apparecchiature e di serbatoi per la raccolta e per il
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trasporto di sostanze quali: zolfo, idrogeno solforato, solfuri organici, acido nitrico concentrato, acidi organici, ammoniaca ed altri ancora, grazie alla buona resistenza a questi aggressivi chimici.
In alcune circostanze l alluminio viene scelto, al posto di altri materiali, poiché anche nel caso in cui si possa verificare il fenomeno della corrosione nel tempo, i sali che si formano sono incolori e non alterano i liquidi o le sostanze a contatto; per questa ragione l alluminio viene utilizzato nell industria dell acido acetico sintetico, dell acetato di cellulosa e dei solventi organici.
Si tratta di un buon conduttore elettrico e termico (secondo solo al rame: infatti la conducibilità termica dell alluminio è circa il 57% di quella del rame). La capacità di condurre velocemente il calore lo rende ideale per batterie da cucina, per contenitori da riscaldare o raffreddare e per apparecchiature termocondizionanti.
Il fatto di non essere ferromagnetico lo rende adatto specialmente per le applicazioni elettriche ed elettroniche.
La caratteristica tecnologica meno vantaggiosa è la sua scarsa saldabilità legata alla sua affinità con l ossigeno ed alle caratteristiche del suo ossido. La conseguenza più evidente di questo sta nel fatto che l unione delle lamiere d alluminio è tuttora eseguita preferenzialmente tramite chiodatura, anche se sono in atto studi sulle leghe Al-Mg-Si per migliorare la saldabilità.
Altra contropartita a tutti questi pregi è l elevato costo di produzione: per realizzare i prodotti di prima trasformazione, il ciclo è complesso e richiede notevoli consumi energetici. Pertanto ad un primo approccio sembrerebbe che l impiego di tali leghe sia antieconomico o comunque non competitivo.
4.3. Il riciclaggio
L alluminio, dopo l ossigeno ed il silicio, è il terzo elemento più presente sulla terra; eppure, è il più giovane tra i metalli in uso, essendo stato prodotto per la prima volta su scala industriale, solo poco più di cento anni fa.
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Come tutti i metalli abbondanti 15 si trova combinato con ossigeno e
silicio sotto forma di silicati (es.: albite NaAlSi3O8, anortite
CaAl2Si2O8). Considerato che i silicati sono materiali refrattari, difficili
da scomporre, essi vengono considerati fonti economicamente non ideali di alluminio primario.
I minerali, abbondanti o scarsi che siano, da cui risulta economicamente conveniente estrarre alluminio sono gli ossidi, gli idrossidi, i carbonati ed i solfuri.
Ragioni geologiche, intimamente connesse alle proprietà chimico- fisiche dei vari metalli, fanno sì che i giacimenti di minerali da cui estrarre gli stessi, si trovino distribuiti in maniera disomogenea sulla superficie terrestre. I maggiori giacimenti di minerali di alluminio si trovano principalmente in Australia, Guinea, America Centrale (Guyana Francese e Giamaica), ma anche negli Stati Uniti, Russia ed Europa.
Se il riciclaggio di materiali quali carta, sostanza organica (il cosiddetto umido), ed al limite anche plastica e vetro, significa proteggere l ambiente, in quanto si riduce la quantità di rifiuti da smaltire in discarica, con indubbi vantaggi dal punto di vista della ricettività ambientale e dell alleggerimento del lavoro dei servizi pubblici, il riciclaggio dell alluminio offre pure il vantaggio di un notevole risparmio energetico ed economico. Questo non solo perché permette di risparmiare fino al 90% dell energia richiesta per produrlo partendo dalla materia prima, ma anche perché, grazie alla sua grandissima diffusione ed al suo alto valore intrinseco, rende conveniente l utilizzo di tecnologie di recupero (anche molto complesse e costose) da qualsiasi manufatto obsoleto (rottame). Sotto questo aspetto, quindi, l alluminio ottenuto da rottame o riciclato da rifiuto diventa una risorsa economica non indifferente, per l economia di un Paese.
Basti pensare che in Europa, l Italia è leader europeo in fatto di produzione di alluminio secondario (o meglio riciclato) con una produzione che supera le 400000 t/y, ed occupa una posizione di assoluta eccellenza nel panorama mondiale. Questo è veramente
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Minerale abbondante: minerale presente nella crosta terrestre con percentuali maggiori dello 0,01%.
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sorprendente se si considera che l Italia è quasi completamente sprovvista di giacimenti di materia prima (bauxite) per la produzione di alluminio primario. Il riciclaggio infatti ha permesso di ridurre le importazioni di minerale d alluminio che attualmente sono dell ordine del 30% del fabbisogno annuale.
Si sottolinea il fatto che l alluminio riciclato da rottame viene chiamato impropriamente secondario; questo nome è la sola diversità che lo distingue da quello primario, ottenuto cioè dalla bauxite, tanto più che il metallo ottenuto da rottami rifusi, presenta sempre più spesso caratteristiche metallurgiche analoghe a quelle dell alluminio primario.
Da un punto di vista ecologico, dunque, il riciclaggio dell alluminio fornisce un contributo significativo allo sviluppo sostenibile, poiché, grazie alle attività di riciclaggio, l alluminio non viene consumato, ma semplicemente utilizzato per l intera durata in servizio di un determinato prodotto (life of the product).
La quasi totalità dell energia assorbita nelle fasi di produzione primaria del metallo, per l esattezza il 95%, viene conservata nel materiale riciclato; la produzione di un chilogrammo di alluminio di riciclo ha quindi un fabbisogno energetico che equivale solo al 5% di quello prodotto a partire dal minerale.
Anche per questi motivi i rottami di alluminio hanno una valorizzazione economica positiva ed è economicamente conveniente il recupero e il riciclo.
Gli evidenti vantaggi derivanti da questa attitudine del metallo leggero sono come sintetizzato di seguito:
1. l alluminio secondario è equivalente al metallo primario ottenuto dal minerale, anche dopo numerosi cicli di vita;
2. il riciclo consente:
un recupero di materiale prezioso senza decadimento di qualità;
un risparmio dell energia necessaria alla produzione di alluminio primario;
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una riduzione delle attività estrattive;
una limitazione degli oneri di smaltimento.